慶陽市草原有害生物防治情況及植保無人機在防治中的應用

趙會通，王小靜，姚富海

（1.慶陽市林業和草原局，甘肅 慶陽 745000；2.甘肅省子午嶺林業管理局正寧分局秦家梁林場，甘肅 正寧 745300）

1 慶陽市草地現狀

1.1 草地面積

《慶陽市第三次全國國土調查主要數據公報》顯示，全市現有草地88.975萬hm2。其中：天然牧草地49.36萬hm2，占全市現有草地面積的55.48%；人工牧草地0.432萬hm2，占比0.49%；其他草地39.183萬hm2，占比44.03%。草地主要分布在環縣，以天然牧草地為主，面積50.68萬hm2，占全市草地的總面積的56.96%。

1.2 草原類別

慶陽市草原類型兼顧熱帶草原和溫帶草原特征，主要是干旱半干旱環境下形成的以草本植物為主的溫帶草原。根據生物學和生態特點，現有天然草場主要有灌木叢草地、疏林草地和荒漠化草地3種。天然草原草種質資源有98科，384屬，749種。

1.3 草品產量

慶陽市年產鮮草約15億kg，平均產鮮草1 125 kg/hm2，可利用牧草270 kg/hm2，年載畜量約150萬羊單位。隴東紫花苜蓿留存面積23.47萬hm2，可產鮮草170億kg，青貯干草50億kg。

2 蟲鼠草害現狀

2.1 蟲害

蟲災重點發生區域分布在環縣和華池兩縣，主要害蟲種類有小車蝗、星翅蝗、蝗、痂蝗等。

2020年慶陽市草原蟲害危害面積9.3萬hm2，其中嚴重危害面積4.21萬hm2，重度危害面積4.8萬hm2，其他0.29萬hm2，較2019年同期有所增加。2021年蟲害危害面積13.51萬hm2，發生在環縣、華池縣，其中嚴重危害面積為4.21萬hm2，主要在環縣。春季全市蟲卵調查面積666.67hm2，蟲卵分布集中在環縣北區，3卵塊/m2，每卵塊平均有14卵粒，越冬率為40%，監測結果顯示蟲卵越冬基數低，危害不大。夏季對蝗蟲進行監測，蟲害發生面積26.67萬hm2，平均蟲口密度18頭/m2；形成危害面積9.3萬hm2，平均蟲口密度在34頭/m2以上，其中嚴重危害面積4.21萬hm2，平均蟲口密度56頭/m2。經測算，全市草原蟲害危害面積占草原總面積的15.2%，牧草產量損失約8萬t，占全市天然牧草總產量450萬t的1.8%，對產草量影響較小。

2.2 鼠害

鼠害危害種類主要為甘肅鼢鼠、達烏爾鼠、中華鼢鼠等。中華鼢鼠主要以植物的地下部分為食，日食鮮草110 g左右。慶陽市中華鼠危害的人工草地平均損失鮮草1 635 kg/hm2，占人工草地產量9 675 kg/hm2的16.9%。其他鼠害對天然草場產草量的影響也很嚴重，平均損失鮮草405 kg/hm2，占天然草場產草量1 680 kg/hm2的24.1%。害鼠打洞，形成土丘壓埋牧草，破壞了草場植被，引起草場群落變化，使優良牧草逐漸減少，毒草大量滋生。

2020年慶陽市草原鼠害危害面積10萬hm2，嚴重危害面積3.67萬hm2，相對密度最高分布在環縣的車道鎮，達825只/hm2，相對密度最低分布在華池縣的五蛟鎮，達225只/hm2。2021年草原鼠害危害面積14萬hm2，發生在環縣、華池、正寧3縣，其中嚴重危害面積為4萬hm2，主要在環縣。

2.3 毒害草

毒害草種類主要以狼毒、棘豆和披針葉黃花為主。

2020年慶陽市毒害草輕度危害面積達37.23萬hm2，中度危害面積達8.6萬hm2，重度危害面積達4.8萬hm2。2021年毒害草發生面積為13.73萬hm2，其中狼毒危害面積為13.4萬hm2（嚴重危害面積為4.8萬hm2），主要發生在環縣；披針葉黃花危害面積0.33萬hm2，主要發生在華池縣。

3 蟲鼠草害人工防治情況

3.1 草原蟲害防治

2021年慶陽市蟲害發生面積為13.51萬hm2，防治了1.33萬hm2，占發生面積的10%，培訓技術人員60人。華池縣投資8萬元，采購蟲害防治藥品1.2%煙堿苦參堿1 454.6 kg；環縣投資21.6萬元，采購1.2%煙堿苦參堿乳油400 kg；為重點區域分發4.5%高效氯氰菊酯0.5 t、蛇床子素1 t，2.0%阿維菌素乳油2 t，短穩桿菌1 t。

3.2 草原鼠害防治

2021年慶陽市鼠害發生面積為14萬hm2，防治了2萬hm2，占發生面積的14%，培訓技術人員50人。華池縣投資10.05萬元，采購鼠害防治藥品3000毒價C型肉毒素1 600 kg；環縣投資8萬元，采購C型肉毒梭菌毒素餌粒劑2 010 kg；正寧縣投資8.4萬元，采購雷公藤甲素2 100 kg；向全市重點縣區分發D型毒素水劑2萬ml。

3.3 毒害草防治

2021年慶陽市毒害草危害面積為13.73萬hm2，防治了0.67萬hm2，占發生面積的5%。

4 蟲鼠草害成因分析

4.1 政策因素

慶陽市草原類型主要以環縣北部為代表，是在氣候干旱、降雨稀少、大風天氣時常發生的條件下形成的草原生態系統，單位草原面積內可發展畜牧業牛羊載畜量、農作物種植過程中土地可利用強度及能力有限。各鄉鎮、村組和農牧民在封山禁牧、退牧還草、補播改良等措施推進中落實不到位，存在違規開墾草場、隨意放養大量牛羊、風化沙化侵蝕防治措施不到位等情況，導致全市草原主要分布區草場生態環境逐年惡化。尤其是環縣北部部分地區常發生旱情，草原鼠蟲病害呈現逐年擴大蔓延態勢。

4.2 經費因素

慶陽市草原有害生物災害發生面積大，蟲害、鼠害和毒害草防治專項經費較少，災害防治費用主要依靠省級財政補貼資金，人員工作經費得不到有效保障，防治機械不能及時維保更新，防治人員不能及時到位，防治效率低下，進而延誤了最佳災害防治時段，弱化了防治效果。

4.3 技術因素

近年來，慶陽市在草原蟲害、鼠害和毒害草防治方面主要采用機械噴施藥劑、投放毒餌、布設弓箭、人工定點清理等技術措施。傳統的防治措施整體效率低下，漏治漏防面積大，最佳防治期內作業面積小，危害嚴重區域作業難以到位，防治費用居高不下。現代化防治技術和高效省錢的防治方法沒有得到應用和推廣，導致全市草原經濟效益、生態效益和社會效益較低。

5 植保無人機應用概況

植保無人機與背負式手動或電動噴霧器、農機機械藥物噴灑、固定軌道藥物噴灑設備相比，在工作效率、費用成本、安全性能、適用范圍等方面，具有效率高、成本低、污染小、易操作、危險小、適用強等優勢。它在全國各地都有廣泛應用，特別是在平原地區農牧作物大面積集中連片栽培中應用廣泛[1]。據調查，慶陽市植保機保有量在5架以內，使用率極低，主要以家庭生產應用為主。環縣在毒害草治理作業中，小規模嘗試應用了植保無人機，防治效果較為明顯，防治效率遠高于人工作業，防治成本大大降低[2]。

5.1 植保無人機類型

國際國內植保無人機生產廠家眾多，品牌多樣，性能功能齊全，國產品牌以大疆為代表，適用各種類型作業需求，表現較好。依據動力供給類型升力結構特點，可將植保機無人機分為電動植保無人機，油動單旋翼、多旋翼、固定翼植保無人機，混合動力單旋翼、多旋翼、固定翼植保無人機多種類型。相關資料顯示，截至2020年底，國內各類植保無人機約有10萬臺，僅2021年全國新增需求5萬臺，充分說明植保無人機應用需求處于快速增長階段[3]。

5.2 各機型優缺點

常用的燃油類固定翼植保無人機與其他機型相比，單次飛行時間長，機體飛行中穩定性強，藥劑負載數量大，單位時間作業效率高，植保生產成本低，但對起飛降落條件要求高，要在符合起降規范的場地進行[4]。

電動單旋翼植保無人機可在較為平整的小場地實現垂直起飛和降落，操控方便靈活，但和油料發動機相比，續航時間短，藥劑載荷小，飛機本身結構復雜導致維護保養成本高。

以鋰電池為動力的多旋翼植保無人機機體結構簡易，飛控靈活多樣，組裝快捷方便，可以快速垂直起降，售價較低，但單次續航時間短，藥劑負載量少，起降頻繁。

5.3 建議推廣應用機型

近年來，我國使用最多的植保機型是電動多旋翼植保無人機，其單次載藥量為5～20 kg，一般工況狀態下1組鋰蓄電池續航時間為30 min。大型多旋翼植保機單次載藥量可達100 L，續航時長60 min，可完成0.067 hm2/min的作業任務。多旋翼植保無人機的智能化水平越來越高，操控要求越來越低，工作環境越來越寬，安全性能越來越強，任務完成越來越精。根據慶陽市草原草場立地條件和作業工況環境，在開展病蟲鼠草危害防治中首選多旋翼植保無人機[5]。

6 多旋翼植保無人機優勢

6.1 工作環境安全可靠

慶陽市草原草場主要分布錯落在丘陵溝壑區域，鼠蟲害和毒害草治理工作中大型機械設備很難到達危害區域，只能采取最傳統的人力背負式噴霧器噴施農藥，噴霧器密封性能差，藥物噴施過程中衣服很容易被藥液浸濕，噴施工作人員和藥液噴霧零距離接觸，工作人員藥物過敏中毒現象經常發生，每年發生中毒案例達30萬人次。多旋翼植保無人機具有體積小、質量輕、操控簡單、使用方便等特點。因為采用遠程控制，可有效減少作業人員接觸或者隔絕藥劑，杜絕人工噴灑時吸入過量藥物噴霧，過敏中毒案例幾乎為零，有效確保了作業人員身體健康。

6.2 藥劑功能發揮高效

使用傳統植保機械和人工背負噴霧器噴施藥劑作業，藥液大部分附著在草原植物的頂端或葉面上部，藥液有效附著率不到防治面積的10%，最高不超過15%，造成大量藥劑損失[6]。使用多旋翼植保無人機施藥，施藥的效率遠遠高于機械和人工施藥，可以在小范圍形成紊流，從不同方向吹動草場植物，使霧化藥液呈霧氣狀態均勻地噴灑到莖葉背面，解決了人工噴灑施藥不勻的問題。由于無人機旋翼下風力集中而有力，采用超細霧狀噴灑比較容易透過植物絨毛的表面形成藥膜層，從而均勻有效地殺滅害蟲，有效提升農藥使用效率，增強藥物應有效果。

6.3 作業工時大幅降低

經調查統計對比分析，在相同水源、藥物混合點作業，多旋翼植保無人機在0.067 hm2蟲鼠害范圍內開展農藥噴灑工作，僅需1 min就能完成噴施任務，而人工作業與之相比，至少需要50 min才能完成。用無人機進行噴霧施藥，通常1名飛行員每天工作6 h可開展藥劑噴灑作業20～26.67 hm2，人工作業每天工作6 h僅作業0.4～0.667 hm2。無人機在藥劑噴施過程中用水量僅為人工的10%，用藥量為人工的70%就能達到同樣的防治效果。多旋翼植保無人機按照規劃設定的飛行路線開展工作，避免了重復噴灑或者噴施遺漏等方面的問題，同樣節約了生產成本。

6.4 有效減少藥物危害

多旋翼植保無人機在草原蟲鼠草害防治施藥過程中，藥液通過液泵高壓輸送至噴頭進行霧化，霧滴噴出時被飛機旋翼向下氣流加速形成氣霧流，加大了植物搖擺幅度并不斷快速變換受藥面，有效增強了藥液霧滴對有害植物、蝗蟲、鼠類食物的穿透性，減少了藥劑逸散量，通過擴大目標植物上的藥液沉積面，提高了藥物覆蓋率，極大程度減少了農藥滴落在草原草場上的機會，盡可能避免了藥物對草原土壤的影響和污染。

6.5 適應各種工作環境

慶陽市草原草場類型多樣，地形復雜，地貌多變，丘陵、溝壑、塬面、川臺、斜坡相互交織，一旦區內集中發生大規模草原生物危害，僅靠傳統的防治方法難以進行有效防治。多旋翼植保無人機在應用過程中可以有效解決傳統防治工藝存在的問題，擺脫地形地類海拔限制，也可以在復雜環境和小面積危害范圍內開展作業。針對環縣、華池縣病蟲鼠草危害大面積作業需求，可及時實施群防群控，顯著提高工作效率。

6.6 經濟效益顯著提高

據相關資料顯示，植保無人機施藥的工作效率是傳統器械的35倍以上，單人單機日作業面積20～26.67 hm2，每年可節約大量的防治工費；多旋翼植保無人機施藥采用視距內低空低量施藥技術，可節約藥劑用量30%～50%。經比較，防治同一地塊病蟲鼠草害草原草場（0.67萬hm2），植保無人機費用約130萬元，人工防治費用約205萬元，植保無人機經濟效益顯著[7]。